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《江蘇建筑雜志》2014年第三期

1研究方法

風(fēng)洞試驗(yàn)以及CFD模擬是目前國(guó)內(nèi)外主要運(yùn)用與研究風(fēng)環(huán)境的兩種方法[3][8][10][14]。風(fēng)洞試驗(yàn)主要通過(guò)在風(fēng)洞中安置飛行器或其他物體模擬，研究氣體流動(dòng)及其與模型的相互作用，以了解實(shí)際飛行器或其他物體的空氣動(dòng)力學(xué)特性的一種空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)方法。在建筑風(fēng)環(huán)境研究領(lǐng)域已有相對(duì)完善的標(biāo)準(zhǔn)證實(shí)其是一種切實(shí)可行的研究方法并可獲得較理想的試驗(yàn)結(jié)果。但是風(fēng)洞試驗(yàn)也存在較為明顯的局限性。一方面，風(fēng)洞試驗(yàn)只能得出風(fēng)場(chǎng)中點(diǎn)狀位置而非連續(xù)性模擬結(jié)果，另一方面，風(fēng)洞試驗(yàn)需要投入不菲的經(jīng)費(fèi)，占用試驗(yàn)場(chǎng)地，動(dòng)用大量人力物力，試驗(yàn)周期也較長(zhǎng)。CFD模擬技術(shù)是ComputationalFluidDynamics（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）的簡(jiǎn)稱(chēng)，主要是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)相關(guān)軟件，模擬仿真實(shí)際的流體流動(dòng)情況。這種方法出現(xiàn)較風(fēng)洞試驗(yàn)晚，在初期的運(yùn)用受到計(jì)算機(jī)處理能力影響而有明顯的局限性，但隨著近年計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CFD模擬技術(shù)得到大幅度提高。CFD模擬技術(shù)與風(fēng)洞試驗(yàn)相較，一方面可以提供連續(xù)的矢量數(shù)據(jù)結(jié)果，另一方面操作起來(lái)省時(shí)省力，較少受到場(chǎng)地等外界因素制約，因此目前在風(fēng)環(huán)境研究領(lǐng)域得到大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。

2南通市居住區(qū)風(fēng)環(huán)境模擬與分析

2.1用地選擇如圖1-圖3所示本研究選取了3個(gè)不同類(lèi)型的居住區(qū)公共空間作為研究對(duì)象，分別為以高層住宅為主的新型居住小區(qū)、以多層住宅為主的老舊小區(qū)、以及低層為主的城中村，基本涵蓋了目前南通住區(qū)模式的主要類(lèi)型。其中以高層為主的新型居住小區(qū)則是近10年大量出現(xiàn)的居住模式；多層住宅小區(qū)是從20世紀(jì)起到目前為止都較為主要的一種居住模式；而城中村則是城市化的進(jìn)程中仍然保留原來(lái)落后農(nóng)村面貌及生活管理方式的居住模式，在大部分原住民遷出以后，目前主要是城市外來(lái)務(wù)工人員的居住地。

2.2CFD模擬本研究中所有CFD模擬的相關(guān)設(shè)定均遵照日本建筑研究（ArchitecturalInstituteofJapan)所所提供的CFD模擬操作規(guī)范(AIJGuideline)[1]，并總結(jié)如表1所示。本研究中所選湍流模型為shear-stresstransport(SST)κ-ωmodel。該模型實(shí)質(zhì)上有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)κ-εmodel（負(fù)責(zé)計(jì)算壁面外區(qū)域流場(chǎng)）和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)κ-ωmodel（負(fù)責(zé)模擬近壁面區(qū)域的流場(chǎng)）。SSTκ-ωmodel的準(zhǔn)確性多年來(lái)被廣泛論證，也被用于實(shí)踐[11]。關(guān)于邊界條件的設(shè)置，首先本研究中入流風(fēng)向?yàn)槟舷颍浯斡捎谒x區(qū)域的地理位置相近，南通地區(qū)又基本為平原地區(qū)，所有3個(gè)區(qū)域在參考高度（200m)的入流風(fēng)速均設(shè)置為10m/s。最后，表面粗糙度則根據(jù)城市密度不同分別為類(lèi)型一：0.3，類(lèi)型二：0.2，及類(lèi)型三0.1。

3計(jì)算模擬結(jié)果及分析

3個(gè)居住區(qū)類(lèi)型的風(fēng)環(huán)境模擬結(jié)果如圖4-圖6所示。圖中風(fēng)速等高線圖均取自距離地面2m高處（人行高度）。通過(guò)上述CFD模擬結(jié)果，縱觀3種居住模式的模擬結(jié)果，首先可以看出以傳統(tǒng)低層建筑為主的城中村，一方面區(qū)域內(nèi)的風(fēng)速相較于以高層建筑為主的新型居住小區(qū)以及以多層為主的居住小區(qū)要高，自身具有相對(duì)較好的風(fēng)環(huán)境，另一方面對(duì)下風(fēng)向區(qū)域的影響也較小。高密度和中密度的2個(gè)居住類(lèi)型，自身具有較差的風(fēng)環(huán)境質(zhì)量，對(duì)下風(fēng)向區(qū)域的影響也不容忽視。這在一定程度上也切實(shí)反應(yīng)出城市化的推進(jìn)確實(shí)造成了居住區(qū)局部微氣候包括風(fēng)環(huán)境的惡化。而居住類(lèi)型一的高層住區(qū)則要比類(lèi)型二的多層住區(qū)要好。其次，無(wú)論是高層為主的新型小區(qū)還是多層為主的老舊小區(qū)，其風(fēng)環(huán)境現(xiàn)狀都不盡如人意。深入分析小區(qū)規(guī)劃模式可以發(fā)現(xiàn)，以多層為主的小區(qū)多為從20世紀(jì)80年代、90年代到21世紀(jì)初開(kāi)發(fā)建設(shè)，當(dāng)時(shí)的建設(shè)大多停留在滿(mǎn)足“居者有其屋”的階段，即在有限的居住區(qū)用地范圍內(nèi)，最大限度地建設(shè)住宅，而對(duì)于小區(qū)外部公共空間的規(guī)劃和設(shè)計(jì)的意識(shí)還較為薄弱，基本不考慮人在戶(hù)外活動(dòng)交往的空間環(huán)境需求。因此該類(lèi)小區(qū)在規(guī)劃中在滿(mǎn)足規(guī)范的前提下往往成排密集地布置住宅，僅考慮房前屋后的道路和綠地能夠滿(mǎn)足基本通行需求，偶爾設(shè)置少量的集中綠地與廣場(chǎng)（如圖2、圖5），基本沒(méi)有開(kāi)敞的大型公共綠地、廣場(chǎng)以及運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地。雖然整體建筑高度不高，大部分以6層及以下為主，但是過(guò)密的建筑排列方式導(dǎo)致外部的自然風(fēng)無(wú)法進(jìn)入居住區(qū)內(nèi)部，也導(dǎo)致了居住區(qū)內(nèi)部風(fēng)環(huán)境狀況不盡如人意的現(xiàn)狀。反觀目前新興的高層住宅居住區(qū)，此類(lèi)居住區(qū)在整體規(guī)劃上除了考慮滿(mǎn)足基本居住需求，更多地融入了對(duì)于居住區(qū)整體外部公共空間環(huán)境的規(guī)劃設(shè)計(jì)和考量，環(huán)境優(yōu)美，綠化率高。一個(gè)小區(qū)內(nèi)基本都會(huì)集中或分散設(shè)置多個(gè)面積不等的公共綠地、廣場(chǎng)、公共運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地等，這種改變正是針對(duì)原有多層居住小區(qū)的不足而出現(xiàn)。但是伴隨而來(lái)的問(wèn)題是，開(kāi)發(fā)商在住宅用地減少的情況下，往往只得通過(guò)不斷提高建筑單體層數(shù)，來(lái)獲得房地產(chǎn)項(xiàng)目利益的最大化，過(guò)高的建筑高度同樣阻礙了外部的風(fēng)進(jìn)入居住區(qū)內(nèi)部，因此雖然有環(huán)境優(yōu)美同時(shí)面積較大的居住區(qū)公共空間，內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境現(xiàn)狀卻不甚良好。

4結(jié)論

根據(jù)以上現(xiàn)狀評(píng)估結(jié)果，排除3個(gè)居住區(qū)模式選擇的特殊性，可以看出單純的具有大量公共空間的高密度住區(qū)以及缺少公共空間的中密度住區(qū)都不能獲得良好的風(fēng)環(huán)境，城中村居住模式雖然看似風(fēng)環(huán)境相對(duì)較好，但是綜合城中村惡劣的衛(wèi)生條件、臟亂差的環(huán)境狀況以及不穩(wěn)定的居住人口，給城市帶來(lái)的諸多負(fù)面影響，因此并不應(yīng)提倡保留。在此基礎(chǔ)上，今后的研究可在幾個(gè)方面嘗試進(jìn)一步開(kāi)展：隨著自然資源的銳減以及人口的增長(zhǎng)，居住區(qū)高密度化的趨勢(shì)不可避免，但仍應(yīng)避免建設(shè)過(guò)于單一的高層或多層住區(qū)，與城中村類(lèi)似的低密度的居住組合形態(tài)仍可作為在高密度或中密度住區(qū)中的一種組合模式嘗試加以運(yùn)用，用以改善局部風(fēng)環(huán)境；其次，對(duì)于現(xiàn)有的城中村這類(lèi)居住區(qū)的改造，可考慮以改善基礎(chǔ)設(shè)施為著眼點(diǎn)，適當(dāng)保留其局部風(fēng)環(huán)境較好的居住組合形態(tài)。

作者：邱齡儀袁超單位：南通大學(xué)建筑工程學(xué)院香港中文大學(xué)建筑學(xué)院